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发布日期:
2021-11-30
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ROR体育_典型“三高”电力市场西北地区的运营实践思考

  西北地域属在典型的小内需和年夜送端。从西北五省(区)内用电力需求来看,用电量和电力负荷较我国电力负荷中间的“三华”地域均存在较年夜差距。2019年,西北电网最年夜统挪用电负荷9309万千瓦,而华东电网最年夜负荷29791万千瓦,华北电网最年夜负荷24344万千瓦,华中电网最年夜负荷则为15556万千瓦。2019年,西北全社会用电量7639亿千瓦时,仅占全国的10.57%。西北五省(区)电力公司售电量4724亿千瓦时,仅占国网经营区域的10.60%。西北区域内省间买卖272亿千瓦时,仅占五省(区)售电市场范围的5.75%。西北五省(区)首要经由过程直流输电系统实现跨区域外送,截至2019年末,已投运9条直流设计输送容量5471万千瓦,2019年直流最年夜输送电力3268万千瓦。2020年,特高压青豫直流也已投运,直流输送容量到达6271万千瓦,西北电网成为我国第一年夜送端和电力资本输出地域。

  西北地域具有典型的“三高”电力市场特点。

  洁净能源高占例如面,2019年末,西北电网洁净能源装机占总装机的47.63%,此中,新能源装机占总装机的35.67%。2019年,西北全网新能源最年夜出力4535.8万千瓦,占总发电出力9309万千瓦的48.72%,占当日全网最年夜用电负荷的52.61%。2019年,新能源日最年夜发电量7.31亿千瓦时,占当日用电量的37.88%。高载能用户高占例如面,西北地域全社会用电的78.63%为工业用电,51.22%为四年夜高耗能。高耗能具有低电价承受能力和用电负荷安稳的特点,也具有较好的需求响应能力和源网荷互动前提。市场高集中度方面,以省域为一个市场规模,发电侧、用电侧均存在比力严重的市场集中度。发电侧方面,西北地域煤电资本整合已获得本色性进展,发电团体市场集中度显著晋升。用电侧方面,售电量排名前20位的用户占全省售电量的比重也很年夜,甘肃前20位用电年夜户的占比为34.86%,青海为62.45%,宁夏则为35.69%。

  西北地域电力系统“两个掉衡”问题日趋凸起。

  起首是西北电力系统发用比(供需比)严重掉衡,发电装机容量,或等效装机容量弘远在用电负荷。在以省域做为均衡单位或市场规模的情境下,发用比掉衡的环境更加凸起。在系统运行环中,新能源随机性波动性所引致的高活动性、丰裕性与稀缺性并存的市场特征也加倍较着。其次是系统调理容量供需严重掉衡,因为新能源高比例,对电力系统的矫捷性,和矫捷调理容量的需求年夜年夜增添。今朝,西北地域系统调理需求弘远在调峰能力,在冬季供热期,因为供热机组调理能力年夜幅降落,系统调理容量供需掉衡加倍凸起。

  在省间市场、省内市场的市场布局下,西北区域省间买卖以省与省间互济为主,首要功能一是支持跨区直流不变靠得住输送,确保直流买卖打算刚性履行,二是实现省与省之间市场空间充实同享和非能量类资本有序活动,为高比例新能源供给足够的调理空间。在今朝省间市场未向电力用户充实开放的市场情况下,区域内省间买卖以“网对网”和市场化买卖为主,以新能源与火电之间合同让渡为首要特点,显现出短时间化、多日化和持续开市的市场扶植要求。当前,西北区域内省间市场具有以下特点。

  区域内省间市场范围整体偏小。从区域内省间买卖范围来看,2019年,因为缺少区域内跨省的优先发电打算,西北电网区域内省间送电买卖范围272亿千瓦时,高在华中区域(212亿千瓦时)、西南区域(211亿千瓦时),低在华北(1840亿千瓦时)、华东(1493亿千瓦时)和东北区域(791亿千瓦时)。别的,因为今朝省间买卖电量清理周期较长(月度),斟酌到市场成熟度和市场主体接管水平,清理周期内还存在必然范围的互抵电量。这部门市场空间是省与省之间调理资本同享所发生的。跟着省间清理周期的缩短,省间买卖将年夜幅增加,并将影响五省(区)发用电打算均衡系统。

  分省功率均衡和电力均衡能力整体较弱。从传统的电量均衡的角度来看,五省(区)可发电量均能包管自我均衡和承当响应的外送使命。可是,跟着电源布局、调峰布局、系统特点和运行特征的转变,五省(区)新能源西北地域电力系统“两个掉衡”问题日趋高占比、直流年夜送真个系统特点、省域功率均衡和电力均衡能力延续走弱的市场特点日趋趋同。在短时间、超短时间电力均衡和功率均衡环节,五省(区)之间彼此依靠性增添。为了晋升新能操纵率和支持直流打算的物理履行,客不雅上要求阐扬交换年夜电网互联互通的优势,实现全网电力资本(能量、备用、火电开停机)同一优化,市场空间充实同享,调理资本高效操纵。

  西北地域省间市场扶植的实践和成效

  新一轮电力市场化鼎新深切推动以来,在经济社会成长程度较为滞后的西北地域,经由过程加速完美电力市场机制,已初步构成在空间规模上笼盖省间、省内,在时候周期上笼盖多年、年度、月度、月内的中持久买卖和日前、日内现货买卖,在买卖标的上笼盖电能量、辅助办事、合同、可再生能源消纳权重等买卖品种的全市场系统布局。

  一是买卖品种周全笼盖。实现省间中持久外送买卖(省级电网公司为购电主体)、省间电力直接买卖(以电力用户为购电主体,含售电公司代办署理)、发电合同让渡买卖(含当局授权合同的发电权买卖,市场化发电合约,自备电厂发电打算),和充裕可再生能源跨区现货、区域内跨省调峰辅助办事市场、电量库(主控区置换等)等周全笼盖。

  二是市场成员全笼盖。火电、风电、光伏、水电等售电主体,和电力用户(含售电公司代办署理)、省级电网公司、抽蓄电站等购电主体周全介入,实现市场成员全笼盖。各省内电力市场开放度和活跃度显著晋升。合适准入前提的电力用户、发电企业等市场主体慢慢被付与了购(售)电选择权,市场主体的活力慢慢释放。

  三是买卖周期全笼盖。从多年买卖、年度买卖、月度买卖(含年度之内多月买卖)、月内短时间买卖(含月内多日,D-4),买卖周期慢慢缩短。在新版《电力中持久买卖根基法则》中,依照买卖标的物履行周期(交割周期)分歧,月内(多日)电量买卖,即以月内残剩天数的电量,或特定天数的电量作为买卖标的物展开的电能量买卖。西北区域内省间市场持续开市、转动放置,有益在实现常规电源与新能源发电打算在更年夜规模、更短周期的市场化调剂。

  今朝,西北地域省间、省内里持久市场已较为完美并常态化运行,市场扶植的稳步推动,有力地增进了外送买卖范围扩年夜、新能源操纵率晋升、市场和鼎新盈利的有用释放。

  一是电力买卖范围逐年扩年夜。西北电网跨区跨省买卖范围由2015年的850亿千瓦时,增添到2019年的2169亿千瓦时。此中,跨区买卖范围由2015年的739亿千瓦时,增添到2019年的1897亿千瓦时;跨省买卖由2015年的111亿千瓦时,增添到2019年的272亿千瓦时。分省(区)来看,甘肃省间外送由2015年的135亿千瓦时,增添到2019年的420亿千瓦时;宁夏省间外送由2015年的282亿千瓦时,增添到2019年的666亿千瓦时;新疆省间外送由2015年的287亿千瓦时,增添到2019年的713亿千瓦时。

  二是洁净能源操纵程度延续晋升。针对“三弃”问题,积极展开洁净能源省间买卖、替换买卖、发电权买卖等市场化买卖,推动扶植省内与省间辅助办事调峰市场,知足市场主体多样化的买卖需求,经由过程拓展洁净能源消纳市场增进了“减弃增发”,持续两年实现了风电、太阳能消纳量和操纵率双增加的方针。西北地域新能源操纵率由2016年的71%,晋升到2019年的92.3%,新能源弃电量由2016年的333亿千瓦时,降落到2019年的127亿千瓦时,新能源发电量由2016年的809亿千瓦时,增添到2019年的1532亿千瓦时。同时,西北地域持续三年成功应对黄河道域来水偏丰场合排场,经由过程全周期、全规模、全品种等市场化买卖办法解决青海充裕水电消纳问题,青海洁净能源外送由2015年的13.46亿千瓦时,增添到2019年的204亿千瓦时。

  三是买卖品种和市场机制有用完美。从市场成效看,西北地域资本设置装备摆设慢慢由以打算为主向市场为主改变,38.3%的售电量不再经由过程打算体例放置,由市场主体经由过程双边协商和集中竞争等体例自立决议量价,此中煤炭、钢铁、建材、有色四年夜行业铺开水平已达42.79%。立异推动并实现中持久买卖品种全笼盖,常态化展开充裕可再生能源跨区现货、区域内跨省调峰辅助办事市场、电量库(主控区置换等)等全规模笼盖。研究构建顺应新能源高占比、直流年夜送端市场特点的完全电力市场系统,研究矫捷调理容量市场扶植,展开现货市场情况下容量市场扶植需要性和方案研究。

  西北地域电力市排场临的情势和存在的问题

  电力市场是关在好处调和机制的轨制设计的总和,自己是一个复杂的系统。市场设计包罗买卖产物设计、买卖组织体例、市场订价和市场监管等分歧方面。良多国度或地域在竞争性电力市场设计上不完全不异。电力市场设计不是纯洁的手艺问题,没有同一的、尺度的谜底,最优方式与预期方针、市场布局等有很年夜关系。电力市场需要顶层设计,也要充实斟酌地域差别、区域差别,要害是市场中的分歧环节要彼此调和、一致,应斟酌系统的博弈性、动态性。

  当前,西北地域电力市场扶植也面对一些问题。

  一是市场扶植兼顾调和不敷充实。西北地域省域中持久电力市场已成立,需要慢慢规范运作,推动市场加倍成熟、机制加倍健全。可是,因为新能源高占比和区域兼顾所带来的省间市场与省内市场跟尾问题也比力凸起。各省在买卖组织、买卖结算等方面设计思绪、市场模式、买卖品种差别较年夜,年夜部门贫乏对中持久、现货、辅助办事、容量等分歧市场形态的兼顾计划。最为凸起的是,在西北地域,以省域为市场规模展开现货市场设计,价钱机制上节点边际电价、分区边际电价、系统边际电价等并存,为后期市场融会增添了本钱,也可能对新能源操纵程度晋升带来潜伏风险。

  二是打算与市场“双制度”不服衡问题始终存在。一方面,发用电打算铺开比例不匹配,打算电量与市场电量并存且缺少有用的跟尾机制。打算电量的分派、履行体例,扭曲了市场价钱旌旗灯号,直接影响市场电量在买卖、结算和误差查核等环节的法则设计。另外一方面,部门省分当局将市场简单同等在“降电价”,当局干涉干与市场如规定买卖范围、指定电价、展开专场买卖的环境较为遍及。同时,省间中持久买卖首要以网对网体例展开,可是售电公司、电力用户介入省间市场意愿强烈,今朝仅存在少许售电公司或电力用户的省间直接买卖。受限在局部好处,部门地域在省间电力直接买卖中设置限制门坎,也在必然水平上阻碍了市场融会。最后,新能源全网同一调剂带来的功率均衡和电力均衡问题凸起,传统的电量均衡体例已不克不及知足电力市场扶植要求。同时,一些处所当局过量参与、乃至直接干涉干与电力系统运行。

  三是市场开放性、包涵性不足。当前电力市场设计仍以传统能源、电力用户为主,贫乏矫捷的买卖和价钱机制。在发电侧,未能充实斟酌分歧电源的特点,供热机组、电压支持机组等必开机组介入市场的体例有待进一步摸索,新能源保障性收购政策与市场存在必然矛盾,市场增进新能源消纳的感化阐扬不充实,顺应新能源随机消纳特征的替换、抵偿机制有待进一步完美。在需求侧,用电负荷的矫捷性未能获得充实激起和释放,峰谷差日渐增年夜,系统运行的风险和本钱更年夜。同时,散布式能源、增量配网、微网、储能、电动汽车等新兴市场主体快速增加,若何将这些资本与电力市场进行整合缺少相干政策机制。

  四是电力市场扶植多方针冲突较为凸起。传统电力系统中,电源首要以出力可控的火机电组、水机电组为主,这些电源都具有较强的负荷跟踪能力和调理机能。跟着年夜范围风、光可再生能源发电和散布式电源的不竭成长,电源布局中调理能力不足、出力具有较强不肯定性的电源占比较着增添;同时陪伴第三财产和居平易近用电比重(电采和缓新能源汽车充电举措措施)的晋升,负荷特征不竭恶化,系统峰谷差延续拉年夜,负荷率不竭降落,也极年夜增添了电力系统的不肯定性。电源、负荷延续增添的不肯定性,需要足够的系统调理矫捷性,这成为现代电力系统的首要挑战。

  固然新能源发电本钱将下降并慢慢实现平价,但为了采取更年夜范围的新能源装机,电网侧、需求侧、常规电源侧等矫捷性资本供给的投资将增添,带来全系统、全社会本钱显著上升,需要向消费侧疏浚沟通,这与国度下降电价、助力一般工贸易成长的方针存在冲突。

  当前,西北地域省间电力市场扶植和电力买卖运营面对若干复杂情势。

  一是好处调和加倍复杂。新一轮电力市场化鼎新深切推动,电力市场范畴进入深水区、无人区,加上西北地域试点中心企业煤电资本整合,打算与市场、当局与市场、常规电源与新能源各类好处关系和复杂矛盾有所闪现,好处款式和好处调和情势加倍复杂。手艺方面,直流买卖打算刚性、省间联系线打算刚性与新能源资本的高活动性之间的矛盾,市场成员的传统电量买卖思惟体例与现货市场电力买卖之间的矛盾,和与弱均衡的省域市场规模与新能源年夜规模功率均衡之间的矛盾等将愈来愈凸起。

  二是同一电力市场款式加快构成。国度电网已构成年夜系统、年夜电网、年夜市场的同一资本设置装备摆设款式,西北地域在全国同一电力市场中的感化日趋主要。跟着国度能源洁净转型的加速推动,新能源占比也将进一步晋升。电网布局和市场款式的转变,对跨区买卖的整体性、系统性、全局性,和跨区市场、跨省市场的协同性、耦合性提出更高要求。跨区省间市场以落实国度打算、当局间和谈为主,更多表现政策性、合同性要求,而区域内省间统筹资本设置装备摆设和电力均衡,跨区省间买卖与跨省买卖在输电通道、电力电量等强耦合和矫捷调剂运行,才能更好支持跨区省间合同刚性履行。

  三是构建完全电力市场系统日趋火急。中国电力鼎新与市场化扶植慢慢进入深水区,面对着多方脸孔标难以调和、分歧阶段的鼎新方针纷歧致、电力市场设计缺少整体性与系统性等问题。跟着“四个革命、一个合作”能源平安新计谋的实行,西北地域外送容量高占比、新能源高占比的电力系统特点,和新能源随机性波动性的运行特征所引致的高活动性、丰裕性与稀缺性并存的市场特征也十分凸起。在西北地域,以省间市场与省域市场两级运作起步的同一市场扶植路径,需要经由过程完全的电力市场系统实现两级强耦合运作。

  四是区域经济协同成长计谋加速落实。党的十八年夜以来,党中心提出了京津冀协同成长、长江经济带成长、共建“一带一路”、粤港澳年夜湾区扶植、长三角一体化成长等新的区域成长计谋,并提出黄河道域生态庇护和高质量成长问题。“西部年夜开辟”“黄河道域生态庇护和高质量成长”等区域调和成长计谋,对电力资本优化设置装备摆设的体系体例和机制提出更高要求。兼顾调和五省(区)电力资本优势转化,以市场主体多元、市场规模扩年夜、市场跟尾和融会等增进构成与区域经济一体化要求相顺应,具有同一开放、竞争有序特点的电力市场,才能更好支持国度能源转型,有力支持全国同一电力市场扶植。

  推动西北地域省间电力市场扶植的思虑

  一是做好现行市场架构下省间市场与省内市场的跟尾。市场规模不竭扩年夜,充实阐扬地域间能源资本与负荷差别互补优势,提高新能源消纳程度。为更好地增进新能源成长、增添能源供给多样性、保障能源平安,世界良多国度跨区跨国年夜规模资本设置装备摆设需求加倍凸起,电力市场买卖规模延续扩年夜。欧盟已陆续实现多国、多区域市场的结合买卖,基在同一市场焦点法则、实现结合出清的市场机制正在慢慢成立。

  我国能源资本与负荷中间散布不平衡的天赋决议了电力资本需要在年夜规模进行优化,扶植同一电力市场、支持省间电力买卖已成为年夜势所趋。今朝各省份别进行市场设计,为便在各省市场融会开放、增进年夜规模资本优化设置装备摆设,省域电力市场需要随机应变、科学公道选择电力市场模式,确保市场模式有杰出的开放性、兼容性和可扩大性。同时,充实斟酌市场要素在全国规模内优化设置装备摆设的需要,省域市场法则设计应重视规范省间买卖与省内买卖的市场耦合、时序跟尾、接口尺度等,做好省间省内市场的跟尾调和。

  在省间市场(跨区省间、区域内省间)、省内市场等分层运作的市场架构下,客不雅上存在市场割裂的可能性,增添了电力市场与系统运行兼顾的难度。是以,需要出力增强市场之间的强耦合。起首是跨区省间与区域内省间买卖的强耦合。跨区省间市场与区域内省间市场买卖组织的触发机理、需求机理既有共通性,也存在差别性,需要经由过程跨区省间与区域内省间买卖的强耦合,包罗通道耦合、电力曲线耦合,也包罗时候耦合、空间耦合。在水电等洁净能源持续出产并消纳的情势下,跨区与跨省强耦合,还将有益在增进洁净能源消纳。二是省网与省网之间在时候上、空间上的强耦合,实现各类调理资料的同享,晋升新能源消纳程度。

  二是增进区域电网内电力资本的年夜轮回和互动同享。电网是输送电力的载体,也是实现电力系统矫捷性的要害。顽强矫捷的网架布局与平安矫捷的调剂运行系统可以或许保障电力供给的平安性和靠得住性,加强电力系统融会可再生能源发电的能力,包管电力资本的高效设置装备摆设。西北各省域电网依托联系线实现电力电量互换。电网互联互济可以操纵各地域用电的非同时性进行负荷调剂,削减备用容量和装机容量;各地域之间经由过程互供电力、互通有没有、互为备用,还能有用削减变乱备用容量,加强系统抵抗变乱的能力,提高电网平安程度和供电靠得住性;别的互联互济还助在系统承受较年夜的负荷冲击和电源波动,吸纳更多风光波动性电源。

  年夜电网、年夜系统更好实现市场空间同享、调理类资本共用。冲破省域市场规模,各省也能够实现以更年夜水平、更高程度开放,实现更年夜的资本操纵和价值晋升。一是恰当范围的市场空间同享。五个省域电网都可向西北全网同享本省用电量10%-15%的市场空间,用在实现新能源在全网规模内的电力调理空间。二是调理和办事资本的价值同享。依托跨省区的辅助办事市场扶植,以价值最年夜化为方针,扩年夜市场主体,慢慢冲破调剂治理关系的限制,实现调频、备用、矫捷调理办事等资本同享。三是实现电能量商品和要素、能量和办事等年夜轮回。矫捷的市场运作机制、透明开放的市场情况、高效力的市场运营系统,将有益在各类电力资本在省域规模内、区域规模内实现年夜轮回。

  三是增添新能源高占比电力系统的矫捷性资本供给。电力系统矫捷性是为在知足必然经济性和靠得住性条件下,系统应对不肯定性的能力。这类矫捷能力可分为“上调理”和“下调理”,“上调理”即向系统供给额外的功率,发机电组增添出力或削减负荷均可以或许起到不异的感化;“下调理”即削减系统中过剩的功率,发机电组削减出力或增添负荷也均能起到不异的感化。

  电力系统的矫捷性资本散布在发电侧、电网侧和用户侧,跟着手艺的快速成长,储能同样成为电力系统不容轻忽的矫捷性来历。跟着碳中和所带来的洁净能源延续成长,新能源汽车充电举措措施的收集化扶植,新能源高占比电力系统的平安性、靠得住性和经济性将遭到史无前例的挑战和冲击。矫捷性陪伴当前电力系统不肯定性的年夜幅提高,西北地域矫捷调理资本供需掉衡的问题将日趋凸起。在发电侧、电网侧和用户侧增添矫捷调理资本供给,不但需要起首实现能源手艺革命,还需要解决投资鼓励、本钱疏浚沟通等政策问题。

  完美需求侧资本介入市场买卖的机制,为市场和系统运行供给更多矫捷的调理手段。跟着新能源的年夜范围成长,鼓动勉励需求侧介入市场已经是年夜势所趋,充实操纵需求侧资本是应对波动性电源、调理供需的主要手段之一。同时,散布式电源和储能手艺的成长为需求侧资本介入市场供给了需要的手艺支持。在西北地域,迎峰度冬时代电采暖负荷延续增添,风电、光伏等新能源和水电等枯水期资本匮乏,冬季晚岑岭时段的电力供需偏紧风险延续加年夜,火急需要成立需求侧资本介入市场买卖的机制。

  四是研究容量市场机制设计,包管高比例新能源下的电力系统靠得住性和市场丰裕性。跟着新能源的高比例接入,常规燃煤和燃气发机电组操纵率降落致使收益削减。与此同时,因为新能源出力波动性、间歇性影响,将来电力系统中依然需要常规能源机组承当调峰等矫捷调理责任。电力市场需要经由过程公道的容量机制设计,支持新建常规发电容量所需的投资,确保系统的靠得住性和丰裕度。

  为保障新能源的年夜范围消纳,国外经由过程容量市场、稀缺电价机制、补助机制等为常规电源成立公道的投资保障机制。起首是能量市场的稀缺电价机制。因为新能源的年夜量接入,造成批发电能量市场价钱下降,常规机组的收益遭到影响。是以,美国ERCOT在及时市场中实施了稀缺订价机制,对常规机组进行经济鼓励。其次是容量市场设计。为顺应新能源发电占比的不竭提高,经由过程容量市场收益填补零丁电能市场收益对投资刺激的不足,以此调动各类型电源,特别是矫捷性较高的电源投资的积极性,为具有间歇特征的新能源供给足够的备用容量,保障电力系统持久的平安靠得住运行。

  将具有调理能力的需求响应纳入容量市场或备用市场。答应需求响应以负荷堆积商等情势整合需求响应资本后,按照响应特征,自立选择介入多年、年度、月度的单边容量市场竞价买卖,成功竞价出清的需求响应资本可作为电网的备用资本,在电网运行需要时按照调剂运行指令启用以包管电力系统的平安不变运行。

  在容量市场设计的进程中,实现电力市场整体价钱连结不变需要做好系统测算和整体设计。能量市场实现市场化运作,价钱程度取决在电力供需状况。是以,容量市场运作和容量抵偿的价钱程度和其公道性,将对终端消费者的价钱程度带来庞大的不肯定性。容量市场研究推动的方针路径、时候放置等也是市场设计者需要兼顾的系统性困难。

  本文刊载在《中国电力企业治理》2020年11期,作者刘瑞丰、贺元康、祁小芳供职在国度电网公司西北分部,程帆供职在年夜唐陕西彬长发电有限责任公司

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